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加強溫控/減震效能 無人機走向產業應用藍海

文‧盧佳柔 發布日期:2016/12/13 關鍵字:加速度計陀螺儀MEMS亞德諾

近年來消費性無人機市場急速起飛,導致消費性無人機市場已迅速從藍海轉變成紅海,價格競爭非常激烈,為尋找另一波發展動能,關鍵零組件商紛紛強化其元件的溫控、減震效能,布局專業型或產業用無人機市場,尋求較好的利潤空間。

亞德諾(ADI)亞太區微機電系統(MEMS)市場經理趙延輝表示,全球各地的天氣溫度變化皆不同,有時不同地區的溫差可高達攝氏幾十度,因此專業型無人機對於元件的溫控要求強烈。為此,研發人員採用類似於加熱電阻的辦法,來讓MEMS感測器所處的環境溫度維持在近似恆定的水準,以避免溫度補償校正。與此同時,還須透過全溫範圍內的補償校正,解決MEMS元件的溫控問題,否則難以保證飛行器在各種溫度條件下都能出色飛行。

另一方面,趙延輝指出,元件抵抗振動能力的需求,源自於消費級的三軸加速度計和三軸陀螺儀對振動都非常敏感,在振動較劇烈的狀態下,其輸出數據會出現很大的偏差。舉例來說,加速度計有振動整流誤差存在,在振動狀態下,經濾波後,感測器的零點還是會出現偏差。

值得注意的是,很多減振材料在高溫下都會迅速老化,一旦減振材料老化,出廠時的精度便較難保證。因此,工業級MEMS感測器的設計牽涉到許多複雜的考量,一方面要維持感測器所處的環境溫度穩定,避免元件輸出訊號產生溫度飄移,另一方面則必須考慮到加熱電阻會加速減震材料老化的問題。

即使完成了這些複雜設計,用消費類MEMS元件還是會犧牲一定的產品性能,包括在極端情況下的穩定性。眾所周知,一般消費性MEMS元件都是塑膠封裝的,與工業級的陶瓷封裝比,它本身就對外界溫度、濕度、壓力更加敏感。在飛行器不小心墜地後,工業級MEMS元件的穩定性和消費級MEMS元件的穩定性還是有天壤之別。

基於上述因素,現階段有許多工業、農業與高階航拍無人機等,大多還是選用工業級MEMS元件。趙延輝透露,ADI的MEMS元件專注於滿足在各種極端條件下的產品性能,比如在振動狀態下的輸出精準度,受衝擊後的產品穩定性,瞬間超程的保護設計,全溫範圍內的重複性和穩定性等。

此外,趙延輝談到,模組化的解決方案也是該公司未來的發展方向之一,也就是三軸加速度計加上三軸陀螺儀的六自由度單晶片產品。這樣的產品會在出廠前做好正交校正、非線性校正、線加速度校正和各種指標的全溫範圍內的溫補校正等,這樣用戶可以專注在軟體發展上,最大限度的簡化硬體設計。

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